OSI模型和TCP IP協議棧

2021-09-20 20:27:19 字數 3577 閱讀 8634

osi(open system interconnect )開放系統互連參考模型是國際標準化組織(iso)和國際電報**諮詢委員會(ccitt)聯合制定的開放系統互連參考模型,為開放式互連資訊系統提供了一種功能結構的框架。這裡所說的開放系統,實質上指的是遵循osi參考模型和相關協議能夠實現互連的具有各種應用目的的計算機系統。

它從低到高分別是:物理層、資料鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。而tcp/ip協議棧和osi模型有著對應關係,那麼先看一下osi參考模型。

osi參考模型如下圖所示。

一、osi七層概述

◆物理層(physical):

物理層是參考模型的最低層,也是第一層。主要功能是利用傳輸介質為資料鏈路層提供物理連線,實現位元流(二進位制數)的透明傳輸,實現相鄰計算機節點之間傳送位元流時,盡可能遮蔽掉具體傳輸介質和物理裝置的差異。使其上層的資料鏈路層不必考慮網路的具體傳輸介質是什麼。

位元流的透明傳輸是指實際電路傳送後沒有發生變化,因此,對於傳送位元流來說,由於這個電路並沒有對其產生什麼影響,因此位元流就「看不見」這個電路。

「透明」表示某乙個實際存在的事物看起來好像不存在一樣。  

◆資料鏈路層(data link):

資料鏈路層是osi模型的第二層,負責建立和管理節點間的鏈路。資料在該層封裝成幀,傳送到上一層;同樣,也將來自上層的資料幀,解封為位元流形式的資料**到物理層,該層用mac位址作為訪問媒介(不支援ip位址)。

在計算機網路中由於各種干擾的存在,物理鏈路是不可靠的。因此,資料鏈路層會在物理層提供的位元流的基礎上,通過差錯控制、流量控制方法,使有差錯的物理線路變為無差錯的資料鏈路,即提供可靠的通過物理介質傳輸資料的方法。

◆網路層(network):

網路層是osi模型的第三層,該層通過路由選擇演算法,為報文或分組選擇最適當的路徑。該層控制資料鏈路層與傳輸層之間的資訊**、建立、維持和終止網路的連線。具體地說,資料鏈路層的資料在這一層被轉換為資料報,然後通過路徑選擇、邏輯定址(尋找ip位址)等,將資訊從乙個網路裝置傳送到另乙個網路裝置。

◆傳輸層(transport):

傳輸層(transport layer)是osi模型的第4層,處於中間層。osi下3層的主要任務是資料通訊,上3層的任務是資料處理。因此傳輸層是通訊子網和資源子網的介面和橋梁,起到承上啟下的作用。

傳輸層提供會話層和網路層之間的傳輸服務,從會話層獲得資料,然後將資料傳遞到網路層,並確保資料能正確無誤地傳送到網路層。因此,傳輸層負責提供兩節點之間資料的可靠傳送。主要使用tcp協議。

傳輸層向高層遮蔽下層資料通訊的細節,即向使用者透明地傳送報文。

◆會話層(session):

會話層是osi模型的第五層,主要任務就是組織和協調兩個會話程序之間的通訊,並對資料交換進行管理。當建立會話時,使用者提供他們想要連線的遠端位址,而這些位址與mac位址或邏輯位址(ip)不同,它們是為使用者專門設計的,更便於使用者記憶。網域名稱(dn)就是一種網路上使用的遠端位址,比如:www.qq.com就是乙個網域名稱。

會話層的具體功能如下:

1)會話管理:允許使用者在兩個實體裝置之間建立、維持和終止會話,並支援它們之間的資料交換。例如提供單方向會話或雙向同時會話,並管理會話中的傳送順序,以及會話所占用時間的長短等。

2)會話流量控制:提供會話流量控制和交叉會話功能。

3)定址:使用遠端位址建立會話連線。

4)出錯控制:從邏輯上講會話層主要負責資料交換的建立、保持和終止,但實際的工作卻是接收來自傳輸層的資料,並負責糾正錯誤。會話控制和遠端過程呼叫均屬於這一層的功能。

◆表示層(presention):

表示層是osi模型的第六層,其主要功能是把應用層提供的資訊變換為能夠共同理解的形式,提供字元**、資料格式、控制資訊格式、加密等的統一表示。

因為不同的計算機體系結構使用的資料表示法不同。例如,ibm主機使用ebcdic編碼,而大部分pc機使用的是ascii碼。在這種情況下,便需要表示層來轉換格式,提供一種公共語言,以便於異種機通訊。通過前面的介紹,我們可以看出,會話層以下5層完成了可靠的、無差錯的資料傳送。但是資料傳送只是手段而不是目的,最終是要實現對資料的使用。由於各種系統對資料的定義並不完全相同,比如鍵盤上的某些鍵的含義在許多系統中都有差異,那麼在利用其它系統的資料時就需要轉換,表示層和應用層就可以解決這個問題。

此外,為了減少資料的傳輸量,這一層還負責資料的壓縮與恢復。

該層可以實現資料的加密和解密,提高安全性。

提供使用者身份驗證

應用層是osi參考模型的最高層。其功能是實現應用程序之間的資訊交換,負責協調各個應用程式間的工作。同時,還具有一系列業務處理所需要的服務功能,還能提供使用者身份驗證。

應用層為使用者提供的服務和協議有:檔案服務、目錄服務、檔案傳輸服務(ftp)、遠端登入服務(telnet)、電子郵件服務(e-mail)、列印服務、安全服務、網路管理服務、資料庫服務等。上述的各種網路服務由該層的不同應用協議和程式完成,不同的網路作業系統之間在功能、介面、實現技術、對硬體的支援、安全可靠性以及具有的各種應用程式介面等各個方面的差異是很大的。

另外說明: 1)下層為上層提供服務

2)上三層主要是為使用者提供服務,

下三層為傳輸提供服務

3)從本質上來說,下三層組成的通訊子網為網路中的主機提供點到點服務,而傳輸層提供端到端服務。點到點通訊即兩個直接相連的裝置之間的通訊,端到端通訊即在資料傳輸過程中,傳送端與接收端彷彿有一條直接鏈路,而不管中間經過多少裝置。

二、資料封裝、資料解封

1)資料封裝

傳送方對資料封裝時從上到下,上面六層每一層都對資料加上自己的報文頭,直到資料傳輸到物理層

2)資料解封

接收方解封時從下到上,一層一層去掉報文頭,最後得到原始資料。

三、各層的資料單元型別

pdu(protocol data unit)協議資料單元,是指對等層次之間傳遞的資料單位

各層pdu如下:

物理層:位元;位(bit)

資料鏈路層:資料幀(frame)

網路層:資料報(packet)

傳輸層:資料段(網段)(segment)

上三層:訊息(message)

四、tcp/ip協議棧(四層模型)

tcp/ip四層模型的功能同樣對應於osi模型:

應用層:具有osi上三層功能(應用層,表示層,會話層)

傳輸層:功能與osi的傳輸層對應

網路層(internet層):功能與osi的網路層對應

網路介面層(網路訪問層):具有osi下兩層功能(資料鏈路層,物理層)

現在傳輸層應用最廣泛的就是tcp協議,如果想要了解tcp協議的工作原理、特性等詳情,請轉到博主另外的部落格文章。

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